序..............................................................4



第1章 設計開始...9

1 關於設計...10

設計是以科學方式思考，以技術方式組合而成的...10

數位製作的浪潮正蜂擁而至...11

新生指導...14

2 機構設計...15

3 結構設計...16

4 材料設計...17

5 元件設計...18

機械元件...18

電子零件...19

6 迴路設計...20

專欄1 機械設計是科學嗎?...22



第2章 機構設計...23

1 機械運動...24

機械元件...24

運動的傳達...28

運動的變換...29

2 機構設計...31

將旋轉運動變換為往復運動的機構...31

設計課題1...31

往復滑塊曲柄機構的設計與製作...37

將旋轉運動變換為搖擺運動的機構...41

設計課題2...41

曲柄搖桿機構的設計與製作...47

3 各式各樣的機構...50

快回機構...50

蘇格蘭軛機構...50

日內瓦機構...51

司羅兩氏機構(Scott-Russell) ...51

泰奧楊森機構...52



第3章 結構設計...55

1 作用於材料的力...56

拉伸力...56

壓縮力...59

剪斷力...61

彎曲力...62

2 結構設計...64

材料應力-應變曲線圖...64

設計課題3...66

作用於樑的彎曲扭矩...69

截面係數與彎曲應力...71

探討改變秤方向時所施加的力...72

研討問題...74

關於應力集中...76

破壞力學...78

3結構的方法...80

作成三角形的結構...80

使應力不集中...82

椅子的設計...83



第4章 材料設計...85

1 材料性質...86

機械性質...86

電磁性質...96

2 金屬材料...98

鋼鐵材料...98

鋁材料...107

銅材料...111

鈦材料...114

3 塑膠材料...115

關於塑膠材料...115

塑膠材料的種類...115

複合材料...117

4 陶瓷材料...119

關於陶瓷材料...119

陶瓷材料的種類...119

專欄2 結構設計與材料設計...122



第5章 元件設計...123

1 機械元件...124

螺絲...124

齒輪...132

計算問題...140

皮帶與鏈條...141

軸承...144

聯軸器...149

彈簧...152

空氣壓縮機...155

2 電/電子零件...159

電阻...159

電容...161

線圈...162

二極體...163

電晶體...165

開關...167

感應器...170

馬達...172

螺線管(Solenoid) ...176



第6章 迴路設計...177

1 電的基本定律...178

歐姆定律...178

基爾霍夫定律...180

2 邏輯迴路...182

邏輯迴路的基礎... 182

邏輯運算...186

數位IC...188

半加法器...191

全加法器...192

3 序列控制...194

關於序列控制...194

序列圖與階梯圖...196

研討...202

4 反饋控制...204

關於反饋控制...204

控制系統的回應...206

PID控制...210

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後記...215

索引...218

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序



　　現在，世界正面臨著巨變，物品製造將在未來產生巨大轉變。截至目前為止，一般人所使用的物品，多是工廠大量生產的製品。然而，近年來「自造者與創客（Maker）」不斷增加，他們不屬於大企業，而是以個人為單位來製造物品。由個人或少數人創建的公司，不必使用成本很高的模具，即可藉由3D列印等方式，建立只接數百張或數千張訂單的一人工廠。即使只由一個人設計，也有辦法找到能夠實現這個創意的夥伴，並大量生產。



　　以前就有自己製作物品的人， 以 “Do it yourself ” 為口號；但這幾年流行的想法是 “Do it with others”，意指不是自己獨力做出物品，而是與同伴一起，共享製作技術。



　　近年來，國際上出現一個稱作「Fablab」的全民工坊，在網路上蔓延開來。那裡提供多樣化的工作機械，包含數位與類比的機械，讓人們能夠製造各式各樣的物品。這種數位製造實驗室所推行的不只是物品製造，聚集於此的人也不只是消費者，而是想自行生產物品的生活玩家。這裡形成了人們可以自行製造物品，在使用的過程中不斷改良，甚至自己修復物品的文化。



　　由 Fablab 的使用人數增加情形來看，物品製造與設計的過程可能會產生本質上的革新。



　　還沒有獨力完成過物品製造的人，若想從頭開始學習物品製造，將會遇到許多困難。應該有不少人煩惱著：「在哪裡學物品製造比較好？」



　　二○○八年我委託日本出版社出版《從基礎學機械工程》，很感謝它能再版。而本書乃延續前本著作，匯集了物品製造的基礎知識，希望對物品製造領域做出實際的貢獻。本書本著 “Do it with others” 的精神，希望能提供想從事物品製造的人協助，也希望各位讀者能充分運用本書。



　　本書是以虛構的大學「物品製造工科大學」（Monozukuri Institute of Technology）為背景，故事的主角為大學二年級的機械男和電子女，如同他們的名字，他們一個主修機械，一個主修電子。但他們都有輔修，機械男的輔修為電子，電子女的輔修為機械。本書故意安排這樣交錯的學習背景，讓這兩位學生不只是努力去掌握相關知識與技術，也想要與對方一起學習。

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